GE 256排Revolution CT快速成像技术解析

周欣星，潘曦晖

湖南中医药大学第一附属医院设备科，湖南长沙 410000

GE 256排Revolution CT快速成像技术解析

周欣星，潘曦晖

湖南中医药大学第一附属医院设备科，湖南长沙 410000

由于心脏的搏动性，冠脉成像一直存在伪影多，分辨率低、扫描时间长、成功率低的现象。256排GE Revolution CT具有静音超高速扫描系统、一体化机架、无碳刷滑环等创新技术，相对于传统CT，在覆盖范围、时间分辨率、空间分辨率、低剂量、能量等方面为心血管、神经、呼吸、泌尿系统、肿瘤、骨关节等提供更好的影像诊断依据。该文分析了其快速成像的技术特点。

Revolution CT；快速成像；振动管理；重力加速度克服；无碳刷滑环

湖南中医药大学第一附属医院今年引进一台超高端CT—GE Revolution CT，Revolution CT是后超高端CT时代的开启者[1]。相比于传统CT，Revolution CT实现了覆盖范围、时间分辨率、空间分辨率、低剂量、能量的全方位突破。为心血管、神经、呼吸、泌尿系统、肿瘤、骨关节、急诊、儿科提供更好的影像诊断依据[2]。尤其针对心血管快速成像，不受心率、呼吸肌肉自主运动的限制,任意状态下下都可以完成冠脉扫描,极大的提高了冠脉检查成功率[3]。现将Revolution CT快速成像技术解析如下。人体的器官存在着搏动性运动（例如心脏运动）和非搏动性运动（呼吸运动和人体不自主的运动），对这些器官进行成像都需要很高的机架旋转速度，来尽可能地减少运动影响。而机架转速的提高必然导致高速旋转下离心力的加大，这会增加机器的负荷，并且对CT、对安全性都会带来很大的挑战。另外，机架转速的提高还会导致机械振动的增加和噪声的增加，对图像质量和患者舒适性也带来了挑战。为了解决这些问题，Revolution CT对机架采用了全新的设计，以支持更快的机架旋转速度。新的机架设计在振动管理、克服g-force、减小噪声和降低设备维护成本方面表现优异。

1 振动管理及心律不齐患者冠脉成像

机架高速旋转往往伴随着机械振动的存在。如果这一问题不能很好地解决，可能会导致关键成像组件（如X射线球管和探测器）不在完美的平面上进行旋转。这种旋转会产生振动，即使振动的振幅与纸片的厚度相近，也会导致图像量的下降。Revolution CT为了解决这一问题，采用了超高强度钢和铝结构的旋转机架设计，将配重最大的两个部件—球管和探测器直接耦合，确保了影像链的每个部件在高速旋转下不会出现偏转和振动，同时减少了主轴承的负荷。

心脏有节律的搏动，可使多个心动周期收缩期与舒张期的时相保持相对恒定，不同时相运动幅度也保持相对恒定。但临床工作中心律不可能绝对整齐，从而造成运动时相与运动幅度的不恒定。这种不恒定对冠状动脉CT成像带来一定的影响，主要是由于心律不齐时每个R—R间期不相同，当R—R间期变异极大时，严重干扰了CT对同步记录的心电图的自动解读，造成各个心电波的重建时相位置变异严重，如重建时间窗位置相差太大，重建出的冠脉图像位置常会有偏差，出现阶梯状伪影；另外，由于心律不齐，心脏不能有规律的搏动，导致不同时相心脏运动幅度不一致，也会产生严重的伪影。临床上心率过快、心律不齐患者较多，但这些人更需要检查冠脉CTA。这些患者的冠脉CTA检查一直是困扰临床的一个难题，所以很多医院检查时都将这些患者排除在外。Revolution CT扫描在单个心动周期内完成，理论上可以解决心律不齐的问题，重建出优质图像，作出准确的影像诊断，为临床提供详实而正确的信息，提高患者生活质量。

2 克服g-force及心脏冠心病普查

Revolution CT高速旋转所产生的机架离心力将超过70 g重力加速度（g-force）。这对机架的安全性提出了巨大的挑战。解决这一问题的传统工业设计思路是通过增加结构的宽度和厚度，来提高整个机架的强度。但是与此同时，结构宽度和厚度的增加也会增加g-force。所以仅仅依靠传统的工业设计方法无法克服高转速下g-force的问题。Revolution CT在材质上进行了革新，通过采用航空航天和军工领域的特殊材料来提高机架强度，同时还减少了结构的宽度和厚度。并且在铸造中增加了额外复杂的螺纹设计，进一步提高了强度。为了保证高速旋转下的安全性，在机架上设计了31个失效安全辅助接口（Fail-safe Interface），该接口的设计是为了确保即使已拆除所有主接口螺栓的情况下，仍能承载高速旋转部件的载荷。

一次心脏扫描只需要 ＜1 mSv的剂量，对大多数有检查需要的患者，特别是体重指数较大的患者，均可在极低剂量条件下获得高清的冠脉图像。同时由于准备时间短，扫描速度快，成功率高，完全可以实现人群普查。及时发现会导致急性冠脉事件的易损性斑块，及时治疗，提高生存率，改善预后。

钙化积分检查虽已开展多年，但始终沿用欧美人群的钙化积分比较参数来进行筛选和判别。亚洲人群（中国人群）的心脏CT钙化积分评判标准一直有待建立和完善。钙化积分检查可以显示各支冠状动脉管壁钙化情况，评估冠状动脉粥样硬化的程度，现已成为冠心病预测和早期诊断的重要手段。单层平扫与冠状动脉造影的对照研究，证明冠状动脉钙化的定量分析，对预测冠心病的敏感性为75%～85%；特异性为75%～90%，准确性75%～85%，对无症状、青年组冠状动脉钙化的发现更有其重要意义。

3 无碳刷、非接触式新型滑环设计及冠状动脉钙化积分扫描

滑环（Slip ring）是CT发展史上的一个里程碑，使得螺旋扫描成为可能。传统的滑环通过碳刷/银刷和黄铜环的接触，将机架“定子”上的电力传输至“转子”，并驱动后者旋转，再将“转子”采集的数据传送回“定子”。该结构由于存在着碳刷银刷和黄铜环的物理接触，会产生噪声，并在长期使用的情况下，产生磨损。Revolution CT对滑环技术再一次进行了革新，采用了无碳刷、非接触式设计，消除噪声，提高可靠性，延长了系统 正常运行的时间。该设计的一个重大创新是采用了一款能够在较小空气间隙上传输100 kW的全新旋转变压器（rotary transformer）。旋转变压器采用高频交流电流，通过 20～200 kHz的频率，向CT系统的旋转部件提供电力。设计旋转变压器必须考虑芯材（core material）的磁感应强度（magnetic ux density）。为了最大限度地减少芯材的磁感应强度，Revolution CT采用了基于铁氧体材料的芯材（a ferrite-material-based core）。对于数据的传输，无碳刷、非接触式滑环采用了射频无线数据传输技术 （Radiofrenqency data transmission），将宽体探测器高速采样的超大容量数据以40 Gbps的速度进行传输。

综上所述，由于Revolution CT旋转一圈便可覆盖整个心脏，而旋转一圈只需要0.28 s，因此常规心脏扫描只需要机架旋转一圈即可完成[4]。快速的成像过程降低了呼吸运动对心脏的影响，即在屏气不好的情况下，也可以得到高质量的心脏图像，这对患有肺心病或患心脏病同时患有其他呼吸系统疾病的人来说带来很大益处[5]。而在心率很高的情况下，Revolution CT扫描结合智能冠脉追踪冻结平台，通过全新的冠脉运动追踪系统，减少运动中的相对速度造成的运动伪影，从而冻结冠脉[6]。由于整个心脏扫描节省了屏气的时间，对于患者而言，冠脉成像会轻而易举的完成，极大降低了由屏气不良造成扫描失败的可能性。扫描成功率的保证也就奠定了Revolution CT开展其他临床功能学分析的基础。

[1]刘文生.CT心脏检查的 “革命”—Revolution CT在安贞医院应用纪实[J].中国医院院长,2016(7):86-87.

[2]陶奉明,刘爱连,刘静红,等.Revolution CT轴位全肝灌注“一站式”成像的可行性[J].中国医学影像技术,2017,33(3):462-467.

[3]杨磊,温廷国,段永利,等.256层螺旋CT大范围心电门控扫描的冠状动脉成像质量评价[J].中国临床医学影像杂志,2014,25(12):856-859.

[4]丁茗,蔡静,刘明,等.256层CT在复杂型先天性心脏病诊断中的应用[J].中国临床医学影像杂志,2014,25(7):473-476.

[5]王彪,陈兴灿,应小丰,等.冠状动脉追踪冻结技术在回顾性心电门控下改善冠脉CTA图像质量的应用价值[J].放射学实践,2017(4):427-430.

[6]高剑波,蒋耀军,刘杰,等.冠脉追踪技术结合单能量成像去运动伪影的临床应用[J].中国医疗设备,2016,31(7):12-15.

R197.39

A

1672-5654（2017）09（c）-0051-02

10.16659/j.cnki.1672-5654.2017.27.051

周欣星（1989-），女，湖南邵阳人，硕士，工程师，研究方向：医疗设备硬件设计。

2017-06-29）